封面故事2022/12/15 第24期
“催”煤成气写春秋
——中化西南院自主研发甲烷化催化剂纪实
“我国自主研制的大型煤制天然气甲烷化技术取得突破”；
“中国中化助力我国煤制天然气催化剂技术实现自主可控”；
“这一重大科研成果打破了国外技术垄断”；
…… ……
2022年7月28日，中化西南化工研究设计院有限公司（以下简称西南院）自主研制的甲烷化催化剂在新疆庆华大型煤制天然气项目中一次开车成功。大型煤制天然气甲烷化技术取得重大突破，为保障国家能源安全提供了技术支撑。
（文章一）
研发路漫漫
潜心研发与成果转化，西南院大型煤制天然气甲烷化催化剂实现工业化应用。
文／本刊记者 郑 丹／姚 璐 覃 念
煤的主要化学组成：C。
天然气的主要化学组成：CH4
如何把煤变成天然气？显而易见，需要C+H，即碳加氢。这就是西南院多年来持之以恒的事。
西南院专攻的这项技术名为“大型煤制天然气甲烷化技术”。科研人员研发出的煤制天然气甲烷化催化剂首次实现110%负荷平稳运行。
“这标志着我国自主研制的大型煤制天然气甲烷化技术取得重大突破，对保障国家能源安全具有重要意义。”西南院党委书记、总经理陈健表示。
为煤炭找出路
中国，煤炭大国。富煤，是中国的资源禀赋特点。
煤炭，曾经在我国能源和社会经济发展中充当顶梁柱作用。但随着世界能源结构调整以及低碳发展的需要，煤在世界能源消费中的占比逐渐下降，份额被后起之秀——石油和天然气所追赶。
当中国仍然“以煤为主”的时候，世界步入退煤时代。
2015年12月18日，因持续恶化的煤炭行情等因素，英国煤炭控股有限公司正式宣告关闭其最后一个地下煤矿——凯灵利。这意味着始于300年前工业革命时期的英国煤炭工业彻底告别历史舞台。
2020年，矿商嘉能可发布公告显示，公司将于2023年前关闭位于澳大利亚的四座煤矿，届时这四座煤矿将临近生产年限。
在美国，煤炭正在消亡。据Grist网站报道，在过去的十年中，由于清洁和廉价的替代能源将曾经占主导地位的煤炭推向了穷途末路，美国煤矿业就业人数下降了近一半。而且，拜登总统最新的能源转型计划将会进一步加速这一趋势。
……
中国将如何迈开煤炭清洁高效开发利用的步伐？引全球关注。
2014年，国务院办公厅下发《关于印发能源发展战略行动计划（2014-2020年）的通知》要求“推进煤炭清洁高效开发利用”：按照安全、绿色、集约、高效的原则，加快发展煤炭清洁开发利用技术，不断提高煤炭清洁高效开发利用水平。
中国工程院院士杜祥琬曾表示，为做好煤炭的大文章，我国制定了清洁高效利用煤炭的战略方针。就是要控制那些不清洁、不高效的部分。
清洁高效利用煤炭，煤制天然气是一条可行的路径。
国之所望，心之所向。
在煤制天然气关键技术突破的道路上，甲烷化技术的突破是重要一环。而甲烷化技术的核心就是催化剂。
据西南院副总经理、催化剂事业部总经理郑珩介绍，该院对甲烷化催化剂的探索始于上个世纪90年代，当时针对合成氨原料气中的少量一氧化碳、二氧化碳反应变成甲烷而实现净化。
十年研究苦旅，终获圆满结局。
2021年12月，西南院自主研制的煤制天然气甲烷化催化剂在新疆庆华能源集团有限公司（以下简称新疆庆华）实现1400小时连续工业侧线运行，开启了一条让煤炭清洁化利用、减少环境污染的道路。
点煤成气之路
如同石油可以制成多种化工品，煤也可以变身为油、烯烃、乙二醇、天然气。在煤化工领域，以经济性为衡量标尺决定了煤是否要变油、变烯烃、变乙二醇、变天然气。
当能否盈利成为煤制天然气企业的决策依据，西南院首先经历了漫长的等待。
2009年，西南院大型煤制天然气甲烷化技术研发立项之时，可谓占了天时地利人和。
天时。
我国新疆、内蒙古和山西等地区富煤，但新疆等地多产劣质煤，热值较低，价格也不高。如何让这些富煤的地区实现煤炭的清洁高效利用，将煤炭转换成可输送的能源输送到中东部地区，是国家战略和能源安全保障之所需，成为业内研究的重要课题。
“无论从当时还是现在来看，这个项目的立项无疑是有前瞻性的。”陈健表示。
地利。
在西南院大型煤制天然气甲烷化技术立项之初，国内煤制气企业已经伸出技术引进的触角，利用国外先进技术，在国内发展煤制天然气的蓝图已经铺开。据介绍，当时，国内有大唐克旗、新疆庆华、伊犁新天和内蒙汇能四家煤制气企业获批建设，它们全部引进了国外的甲烷化技术。
人和。
“作为国家级的研究机构，西南院正是看到了这片广阔的市场。虽然彼时国内企业全部使用引进技术，但我们觉得中国人不能一直吃洋面包，一直依赖着国外技术，因为这早晚要付出巨大代价。”陈健说。
高度的使命感和担当，让西南院组建起一支煤制天然气甲烷化技术的研究队伍。在研究人员的心里都有一个目标：一定要研发出高于国外水平的甲烷化技术。“如果我们的技术落后于国外，我们永远就没有市场机会。”陈健解释说。
天时地利人和，希望的种子不失时机地播撒，也早早结出了果子。
2009年，西南院正式开始项目研究。2014年，开展市场调研，在拟建项目和已建项目中进行推广。经过不懈努力，中海油和西南院有了合作意向。
“在拟建项目中，我们调研了中海油大同项目和鄂尔多斯项目。但那时国际油价暴跌，煤制气项目的经济性评估几经努力却未获通过。最后，这两个项目都下马了。而我们想在这两个项目上率先实现自主研发技术的工业化示范，也成了泡影。”西南院催化剂事业部副总经理曾旭说。
从开始的天时地利人和，到最终差一把东风助力，西南院怎能服输？在逆境中，西南院仍持续投入研发，夯实技术可靠性和先进性。2013年，西南院与中海油启动该技术的合作研究。仅用一年时间，就建成国内外第一套2000Nm3/h煤制天然气甲烷化全流程中试装置，并成功满负荷运行1000小时以上。
在西南院副总工程师、催化剂事业部副总经理张新波看来，这一成功的意义在于三个方面。一是打通了工艺流程，验证了催化剂与工艺的匹配性，为工艺包编制提供了参数，同时为技术优化提供了工业参数；二是中试的长周期运行，让西南院发现了现有催化剂存在的不足，为进一步完善催化剂体系提供了依据；三是通过中试的运行，进一步深化了对该技术的认知，培养了大批技术人才。
找寻市场之路
在西南院攻克国产化煤制气甲烷化催化剂技术之前，甲烷化技术领域呼风唤雨的都是外国公司，他们包揽了国内所有煤制天然气甲烷化技术项目。
“当时人们对国内大型煤化工技术不太有信心，都不敢做第一个吃螃蟹的人，总觉得外国的月亮比中国的圆。”当被问及为什么西南院的煤制天然气甲烷化催化剂技术立项十多年后才有机会崭露头角，曾旭告诉记者。
在陈健看来，经过西南院十余载研发问世的煤制气甲烷化催化剂，由于没有大规模的实际应用，客户不放心选用，还是坚持选择用国外的产品。“这也可以理解。谁都担心上百亿元的资金投进去，万一弄砸了咋办。”
客户的谨慎，在西南院面前竖起了一道无形的障碍。
尽管如此，年复一年，西南院一直在推进煤制天然气甲烷化催化剂的工业化进程。
“2009年立项，2014年与中海油合作项目中试成功，2015年工艺包完成……这个时间段我们的工作量是非常饱和的。到2015年，我们整个项目的工艺和催化剂也大致定型了。”西南院催化剂事业部总经理助理、煤制气立项研发负责人何洋说。
作为负责商务推广的催化剂事业部副总经理，曾旭对市场开拓的酸甜苦辣记忆犹新。
2014年开始到2020年，一次次的拜访迎来却多是被婉拒，现在想来，不无遗憾。“每年少则三四次，多则五六次，我都会反复地与煤制天然气项目的一些技术负责人和专家讲我们的技术和催化剂产品。”曾旭说。
自从与中海油成功合作进行了国内第一套2000Nm3/h煤制天然气甲烷化全流程中试后，当时的大环境就急转直下。
由于国际油价在2014年暴跌，国内煤制气企业遭遇滑铁卢。而这一不景气时期一下就持续了近十年。2013至2020年，国内煤制天然气项目长期处于亏损状态。
“一方面，原本国内规划了很多煤制天然气项目，产能超过2000亿Nm3/a，但企业因为项目不盈利，没有动力建设新项目；另一方面，当时国内已建成的煤制气项目只有7套，造成实际产能与规划产能的差别极大。特别是因为企业没有积极性建设新项目，我们的催化剂与工艺推广就没有可能实现。”张新波说。
从客户的角度看，他们有诸多理由。
例如，用国外催化剂的好处是技术经过了工业化应用，相对来讲比较成熟可靠，风险也较小。再说既然已经选定了与国外工艺包进行对接的方案，技术和工程方面的很多问题也与外方技术人员进行了交流……而国内的催化剂产品，只经过实验室、中试阶段，尚无工业化应用，而且试验数据也是停留在中试阶段或者模拟试验阶段，有种“雾里看花”的感觉。
最让西南院感觉无奈的有几个方面。
其一，由于存在着“国外的技术就是世界先进的”这种固有思维，客户还是比较愿意用国外的催化剂。因为，万一失败了那就失败了，但用了国内产品如果失败了，难免会遭到质疑：为什么当初不用国外的？“国内的煤制气项目投资动辄二三百亿元，他们觉得要采用我们的技术，冒的风险太大。用国外的催化剂比用国内的风险小，他们担负的责任也少。”曾旭表示。
其二，因为实验室试验都是小规模的，不可能达到工业化应用的同等规模。2014年，西南院与中海油合作的国内第一套煤制天然气甲烷化全流程中试成功，规模也仅是达到2000Nm3/h。而大型工业化煤制气项目往往是每天生产几百万标准立方米天然气（如新疆庆华项目每天生产460万标准立方米天然气）。“这就很难让潜在客户下定决心在装置上采用我们的催化剂。”曾旭说。
其三，“走在我们前列的国外公司积累了大量的工程数据，能够把项目的装置、技术、工艺和设备说得比较清楚明白，而我们还只是停留在能够中试阶段，因此说服力要差一些，没办法完全打消潜在客户的疑虑。”曾旭说。
阻力重重！在与中海油合作项目之后，西南院始终没有寻到愿意“第一个吃螃蟹的人”。但大家心里知道，与国外技术相比，西南院的煤制天然气甲烷化技术和产品服务具有相当的优势，足以赢得客户的青睐。
例如，在供货方面，国外催化剂供货周期长、运输距离远、技术服务不到位、价格昂贵，此外还存在断货的风险。“像新疆庆华到期需要更换催化剂，至少要提前6~8个月向国外订货。”陈健说。
从服务和价格方面看，国外只供货到港口，港口完税和其他一些问题全要业主自己完成。“我们则可以直接发货到业主的工厂，给业主节约大量的时间、精力、资金。”陈健说。
山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村。终于，机遇降临。
2021年4月，西南院通过坦诚交流得到了新疆庆华的初步认可。
西南院催化剂人立志实现国产化的抱负和新疆庆华领导的家国情怀与使命担当，终于碰撞出了火花：他们同意在自己的煤制气装置进行侧线试验。
工业应用之路
“当感到项目推广好像已经无望的时候，新疆庆华签下与我们合作进行侧线试验的消息，令我们都很振奋。因为，这对我们意味着离成功又近了一步！”曾旭说。
苦“炼”十年，一朝进炉。这次机遇，再次印证了天时、地利、人和！
侧线试验完全模拟新疆庆华采用国外催化剂运行的实际工况。双方达成协议后，2021年9-10月，西南院在新疆庆华进行侧线试验。
“结果表明，试验很成功，天然气的质量和运行的参数都优于国外技术和催化剂。”何洋说。
“我专门写了一篇报道，来表达对庆华的感谢。因为能够促成这个项目，最大的原因是庆华的领导有责任有担当。一个技术专家型的领导加上责任担当，才最终促成了这个事。”谈及这次合作的惊鸿一笔，曾旭表示。
侧线试验成功后，各方面的调研也完成了。西南院在2022年初与新疆庆华签订了合同，新疆庆华煤制气催化剂装置全部采用西南院的国产甲烷化催化剂产品。
2022年7月28日，新疆庆华煤制天然气装置实现满负荷生产。
“本次开车运行，是国内首次整炉国外催化剂的替代。我们的催化剂需要满足对方工艺参数设置，并达到100%的负荷。因此，7月28日投料时，我们完全按照原有的操作参数（温度、压力、流量、蒸汽量、循环量等）进行投料，取得了与国外催化剂基本一致的效果。”郑珩表示。
“我国自主研制的大型煤制天然气甲烷化技术取得突破”“中国中化助力我国煤制天然气催化剂技术实现自主可控”“这一重大科研成果打破了国外技术垄断”……西南院的这项突破一经媒体报道，引起了极大的社会反响。包括西南院、中海油、新疆庆华，央视和新疆维吾尔自治区、四川省的电视台和媒体，以及《经济日报》《参考消息》《中国化工报》《科技日报》《南华早报》等国内外媒体都对此进行了报道。
今年以来，国际油价频繁震荡，但总体处于高位。当油价较高时，煤制气凸显出经济效益。“对企业来说，选择我们的国产化技术降低成本，我们又可以提供便利的交流和优质服务，因此前景看好。”郑珩说。
“前景看好”还有另一层意义。当前，俄乌冲突持续，世界局势动荡，油气和化工行业的原料和生产受到极大影响。对投资巨大的煤制气企业而言，在这样的形势下能否按时供货是他们最为关注的。
“据了解，俄罗斯某些在建项目买的是国外的工艺包。但是出现了工厂即将建成的时候，欧美公司不给提供催化剂的情况。而业主所需的催化剂一旦断货，投资数百亿的生产线只能停下来。”郑珩说。
为清洁利用煤炭找到了出路，为国家解决了“卡脖子”的技术难题。尤其是在国际局势错综复杂的今天，西南院的大型煤制天然气甲烷化技术为煤制气企业提供了更加放心的技术服务和保障。
“前些日子，我在与国内一些企业交流的时候，他们也表达了想和我们合作的意愿。煤制气技术国产化有信心了，终于可以扬‘煤’吐气了。”曾旭说。
“催”煤成气，扬“煤”吐气，西南院不辱使命！
责任编辑：石杏茹
znshixingru@163.com
（文章二）
十载上下求索
坚实的积淀、优秀的队伍，是西南院研发大型煤制气甲烷化催化剂及工艺的源泉。
文／本刊记者 郑 丹／姚 璐 覃 念
“当国外的技术比我们先进的时候，国内厂家一般都首选国外的。我们坚守创新，实现了从跟跑到超越。目前，我们出口到海外最大的变压吸附装置每小时产氢量已经达到23万立方米。”中化西南化工研究设计院有限公司（以下简称西南院）党委书记、总经理陈健表示。
从尚不能比肩国际水平到技术和装置被国内企业选择，甚至出口海外与国外企业，在国际化市场上同台竞争彰显国际影响力，西南院走过的是怎样的一条路？
路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！
这条大型煤制天然气关键技术求索之路，西南院走过了十二年。
“填补国内空白”
“2000年以前，我国化工行业大量的技术依赖国外引进。2001年正式加入WTO后的这二十年，是我们赶超国外先进技术的关键阶段。在这二十年中，我国的许多化工技术实现了赶超。”陈健说。
2009年，西南院大型煤制天然气甲烷化技术立项。
立项之初，国内天然气资源开始出现短缺，对外依存度不断提高。根据预测，国内天然气缺口会逐年增大。
“煤制天然气使用劣质煤为原料，是天然气能源的有益补充。2009年国资委首次批复煤制天然气路条（大唐克旗）至今，国内所有煤制天然气项目采用的都是国外甲烷化工艺技术及催化剂。”西南院副总经理、催化剂事业部总经理郑珩介绍说。
科技报国。填补国内空白，打破国外垄断，始终是我国科研人员的使命！
开发成套甲烷化催化剂和工艺技术的任务，落在了西南院肩上。
回顾西南院的历史，会发现一条与祖国同呼吸共命运的发展轨迹。自建院之初，该院就开展了天然气利用技术研究，迈上了填补国内技术空白的道路。
“我们院成立于1958年。当初布局西南院的历史使命，就是研发中国需要的自主技术。”郑珩说。
新中国成立伊始，工业基础薄弱。为解决全国人民吃饭的问题，农业生产急需尿素。当时，西南院接到的第一个任务就是开发天然气生产化肥技术。
“当时，我们用催化剂把天然气转化为氢气，再和空气中的氮气反应，在催化剂作用下制成合成氨，合成氨与二氧化碳反应变成尿素。”催化剂事业部副总经理曾旭说。
此后，六十载岁月沧桑，一甲子风云变换。西南院围绕着如何把天然气转化成化工产品，持之以恒，砥砺前行，取得了天然气转化催化剂及工艺技术的一个又一个突破。
作为国内知名的催化剂产品供应商，西南院拥有自主研发的各类催化剂50余种。从20世纪80年代开始，西南院的催化剂出口20多个国家和地区，多项催化技术处于国际先进水平。“以变压吸附技术为例，经过努力，西南院已经成为世界三大变压吸附技术提供商。”郑珩表示。
有了光荣的历史和坚实的研发基础，煤制天然气甲烷化技术是西南院在“填补国内空白”道路上的又一次成功探索。
2009年，西南院开题立项进行煤制天然气工艺及催化剂研究；
2013年，西南院完成350Nm3/h甲烷化模试；
2014年，西南院与中海油合作完成国内外第一套2000Nm3/h煤制天然气甲烷化全流程中试；
2021年，西南院与新疆庆华合作开展煤制天然气甲烷化催化剂侧线试验，经1400小时侧线试验运行，煤制天然气甲烷化催化剂各项性能指标达到设计要求；
2022年，西南院与新疆庆华签订催化剂供货合同；
7月28日，新疆庆华煤制天然气装置实现满负荷生产；
7月28日，新疆庆华煤制天然气装置使用国产化催化剂开车成功；
7月31日，煤制天然气催化剂通过72小时性能考核，装置最大生产负荷达到设计指标的110%，每天生产460万标准立方米天然气并顺利并入国家西气东输管网，标志着我国首次国产煤制气催化剂整炉工业化应用取得完全成功；
8月1日，陈健应邀赴新疆参加新疆庆华国产甲烷化催化剂整炉工业化应用成功发布会。
……
一路走来，陈健感慨万千。“当看到国内化工行业的首套装置、第一炉催化剂都是用国外技术的时候，作为国家级的创新平台，西南院倍增使命感，立志要解决行业‘卡脖子’的技术难题并且终获突破。”
“我们用自主技术补上了我国煤制天然气技术链的最后一环，实现了煤制天然气全产业链技术国产化。”西南院副总工程师、催化剂事业部副总经理张新波指出了这项技术的另一层突破性意义。
据介绍，在现代煤化工四大技术——煤制乙二醇、煤制油、煤制烯烃、煤制气中，前三项技术在经过十到二十年的努力后已经实现了国产化，煤制气是最晚实现全产业链国产化的技术。
西南院甲烷化技术为煤制天然气产业发展提供了有力的技术支撑。
“一流的技术创新和服务”
煤制天然气甲烷化技术和催化剂花落中国，花开圆满。
“这是具有里程碑意义的。西南院以国家资源禀赋为考量，用一流的技术创新和服务，让煤制天然气甲烷化技术和催化剂取得了较好的应用效果。”陈健表示。
据介绍，在煤制天然气甲烷化技术和催化剂以外，西南院还研发出诸多技术，包括低碳化工催化剂、变压吸附技术、有机合成技术，在能源化工领域里发挥着核心作用。西南院的变压吸附气体分离技术达到世界一流水平，曾两次获得国家科技进步一等奖。西南院的服务对象包括中国石化、中国石油等大型炼油化工企业以及国家能源集团、陕煤等现代煤化工企业。
瞄准世界一流搞创新，西南院的多项国产化技术从无到有，并实现超越。
“我们的目标是让西南院的技术、产品在工艺和工程上达到预期目的，并且技术的先进性要达到国际一流水平。这不是一件简单的事情。”陈健表示。
以催化剂研发为例。虽然条条大路通罗马，但各家的催化剂都有自己的特色。要研发出国产化的、技术领先的催化剂，必然要走前人没有走过的路。
“科研就是研究规律，没有窍门，一步一个脚印。”张新波表示。
面对煤制天然气甲烷化国产化需求，西南院催化剂研发人员采用新的制备、评价思路，以新的制备工艺开发出新型催化剂。
“项目团队分工明确，包括工艺、催化剂制备、催化剂放大、催化剂生产、催化剂评价分析、信息调研、专利布局等。年复一年，我们逐步完善和提升催化剂的性能。”西南院催化剂事业部总经理助理、煤制气立项研发负责人何洋表示。
西南院催化剂与国外催化剂相比，在工业实施中体现出更优异的性能。新疆庆华应用的CNGC-2催化剂和CNJ-8系列甲烷化催化剂与国外催化剂相比，起活温度低（20℃~50℃），活性更高，稳定性更好，还提升了单程甲烷化反应的转化效率。
拥有了一流的技术、产品和服务，定会闯出一片新天地。
“我们有10多个国家级科技创新平台，包括国家碳一化学工程技术研究中心、工业排放气综合利用国家重点实验室、国家变压吸附气体分离技术研究推广中心……这些一流的技术创新平台支撑了国产化自主技术的研究。”郑珩表示。
“板凳要坐十年冷”
“十年磨一剑”“板凳要坐十年冷”“机会只留给有准备的人”……这些话放在西南院催化剂团队的身上，真是再合适不过了。
煤制天然气甲烷化技术和催化剂从开始研究到取得突破，历经12年。其间有很多标志性的节点。例如，实验室催化剂定型、催化剂放大制备、单反应器模试、全流程中试、工艺包编制。
“这算是比较长的历程了，也从一个侧面说明项目研发的难度大。这个项目投入了很多研发资源，像模试和中试的经费投入是非常巨大的。”何洋说。
时间长、难度高、投入大。12年的时光流逝，让西南院催化剂团队的不少成员从青葱少年成长为中坚力量。
硕士研究生一毕业就到西南院工作的刘玉成，现在已经是催化剂事业部的研发主任工程师。说起自己在这十年中的蜕变，他颇有感触——因为自己遇到了好的项目与机会，从一名学院派的学子变身为从应用基础研究到工程化试验全流程技术创新的科研人员。
“这些年，我是和这个项目一起成长的。从项目中学习到的知识和积累的经验，让我再做其他项目时，很快就能上手。通过这个十年的大项目，让我对整个催化剂体系有了较为完整的认识，拓展了我的思维方式。”刘玉成说。
在甲烷化催化剂的研制过程，积碳一度成为最让研究人员头疼的问题。
“催化剂不仅要解决活性、稳定性的问题，而且要解决积碳的问题。我们要平衡各个关系，在提高其稳定性的同时降低积碳的风险。”刘玉成强调的“平衡”，就是他在参与甲烷化催化剂工业化过程中最深的体会。“工业化过程中要全面考虑很多因素，它不见得要求催化剂的每一项性能都特别顶尖，但是需要一个平衡，体现出综合性能的优势。”他说。
最终，整个团队通过发挥智慧和努力，把这个“硬骨头”啃了下来。“我们通过调优催化剂配方和改变催化剂制备工艺，解决了积碳的问题。”他说。
在普通人心中，科研人员常常是身穿白大褂，整日沉浸在实验室中……然而，在西南院的煤制气甲烷化项目团队，大部分研究人员竟然身着施工工装，一次一次出现在中试、侧线试验、工业装置开车现场。
“2014年初，与中海油合作的中试项目进入建设阶段，我们领导当时让我过去学习一下。没想到这一学就是7个月。”催化剂事业部研发主任工程师谭建冬说。原来，项目中试，从零做起，人手短缺，他“变身”为长期驻扎项目部的工程管理人员了。
在那段时间里，他每天要去盯中试装置的施工进度，还要跟业主方、施工方、设计方去沟通中试有关的技术问题。历经半年时间，中试装置建设和开车运行顺利完成了。
“我本来是做催化剂研究的，但有这个难得的机会让我参与催化剂与工艺、实验室与工程化相结合，更有利于我的成长，我也更加体会到整个过程的艰辛。”
经过这次难忘的历练，到了新疆庆华工业装置正式开车的时候，谭建冬感到自己在现场更加游刃有余了。在他看来，新疆庆华的开车过程是非常严密和严谨的。“催化剂的装填完全是一个教科书式的。装填高度竟然与我们设计画线的位置是一样起平的，一点不多一点不少，说明我们的功夫没有白费。”
十二载岁月，如白驹过隙。顺境也好，逆境也罢，“作为研究人员，我们对起起伏伏早已经习惯了。在技术研发和成果转化最艰难的时候，我们没有放弃过。”张新波表示。
十年一剑，一剑破晓。这十年，对西南院来说，很值得。
链接
西南院的催化剂家族产品
上世纪60年代，西南院开始研究气态烃转化催化剂和工艺，开发出Z107、CN-8、Z110Y、Z111-6YQ 、CN-16YQ、CN-23、CN-28YQ等系列一段转化催化剂，已成功应用于国内外300多套合成氨、甲醇、制氢装置。烃类转化催化剂荣获国家科技进步二等奖2次、三等奖1次，化工部科技进步一等奖等奖项。
上世纪70年代中期，西南院进行合成甲醇催化剂研究，先后研发了C302、C312、XNC-98等系列合成甲醇催化剂，成功应用于国内大中小型甲醇合成装置130多套。甲醇催化剂先后获国家科技进步二等奖、化工部科技进步二等奖、第三届爱因斯坦世界发明博览会国际最高金奖等奖项。
上世纪80年代，西南院开始进行甲醇蒸汽转化制氢工艺和催化剂的研究。如今，该型催化剂与工艺技术已成功应用于国内大中小型甲醇水蒸汽转化制氢装置100多套。
2006年，西南院开始进行超精净化剂研究，先后开发多型超精净化剂，应用于30多套合成气、焦炉气、热解气等工艺气体的深度脱硫净化装置，可将原料气中有机硫和无机硫脱除至≤0.02ppm。
西南院的二甲醚催化剂成功应用于国内外80多套甲醇制二甲醚装置。
责任编辑：石杏茹
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（文章三）
“做好煤的清洁高效利用”
——专访中化西南化工研究设计院有限公司党委书记、总经理陈健
西南院煤制气甲烷化催化剂，为煤炭清洁高效利用开辟了可行的路径。
文／本刊记者 郑 丹
“我们必须利用国内丰富的煤炭资源，做好煤的清洁高效利用这篇文章。”中化西南化工研究设计院有限公司（以下简称西南院）有限公司党委书记、总经理陈健表示。
在他看来，因为能源禀赋的原因，我国不可能像俄罗斯、美国、欧洲一样大量消耗天然气。而且目前我国天然气40%以上依赖进口，所以更加应该利用“富煤”的优势，将煤转化为清洁能源天然气，助力保障国家能源安全。
“催”煤成气，气助神州！能源饭碗，端好端稳！
西南院在煤制天然气甲烷化技术和催化剂方面取得的突破，让煤炭清洁高效利用和“双碳”目标下的煤化工企业走出低碳之路成为可能。
国家战略
中国石油石化：陈书记，您好！西南院为什么要研发煤制天然气甲烷化催化剂？
陈健：主要是基于两点。首先，煤制天然气是国家能源战略的重要组成部分。我国富煤贫油少气，能源消费要从我国的资源禀赋情况出发；其次，煤制天然气是煤炭清洁高效利用的有效途径之一，要从构建我国清洁低碳安全高效能源体系的方向考虑如何使用煤这种资源。这既是从专业角度，也是从国家宏观政策角度考虑做出的决定。
正因为煤制天然气是国家能源战略的组成部分，是煤炭清洁利用的重要技术路线，而我国规划和正在建设的煤制天然气有数百亿立方米的产能，对于煤制气的技术提出了紧迫的需求和很高的要求，而煤制气技术的核心就是甲烷化催化剂及工艺。
中国石油石化：在您看来，西南院成功自主研发煤制天然气甲烷化催化剂具有怎样的意义？
陈健：1958年建院之初，西南院就在布局天然气化工技术研究。2009年，我们依托坚实的技术储备开展创新，最终研发出煤制天然气甲烷化催化剂，2022年成功实现工业化应用。我们在大型煤制天然气甲烷化技术上取得的重大突破，正是我们为服务国家能源战略做出的贡献。
国家决定组建西南院的目的就是要解决“卡脖子”难题。我们的任务就是承担重大任务，开展技术创新，打造创新团队。当我们取得创新和突破、科研成果服务于国家战略之时，最能体现西南院科研人员的使命感和自身价值。
赢在创新
中国石油石化：西南院煤制天然气甲烷化催化剂在哪些方面显现出创新性？
陈健：首先，循环比更低。对标国外工艺，西南院的煤制气甲烷化技术可以把循环气与新鲜气的比值即循环比降得更低。在甲烷化反应中存在20%左右的一氧化碳，如果它们一次性进入到甲烷化反应器里，会引起大幅度温升，影响反应正常进行。因此，通常要把一股反应后的气体循环回来，起到稀释作用，这样才能把原料气中的一氧化碳浓度降下来。气体循环需要耗电，循环气量越少，装置的运行能耗就越低。
其次，耐高温性和稳定性好。一方面，温度在甲烷化反应过程中是关键因素之一。如果在反应中循环气中断或者因为原料气配比不合适，会导致温度出现急速上涨。如果出现温升数百摄氏度的情况，可能破坏催化剂和反应器。对此，西南院对甲烷化温度控制的手段进行研究，不仅通过多个反应器的分配控制原料气的配比，还可以通过循环气量和蒸汽量调节控制来控制温度。另一方面，使用空速高，汽气比低，反应负荷提升特别明显，这对催化剂副反应的要求大大提高。这些因素决定了这个催化剂研发难度极大。
第三，产出的天然气品质更高。2022年7月，采用西南院甲烷化技术的天然气产品达到国家标准，顺利并入国家西气东输管网。由于不同用户对于合成天然气和管道输送提出不同要求，西南院会根据其需求，把产品天然气中的氢气或者二氧化碳的含量控制在1%以下。例如，一些发电用户对天然气的氢气含量要求尽量低，我们会在工艺上对氢碳比进行调节。
目前，西南院煤制天然气技术已申请甲烷化关键技术发明专利27项，获得授权13项；制定国家标准1项，形成了自主知识产权。
优中更优
中国石油石化：西南院的煤制天然气甲烷化催化剂首次实现了110%负荷平稳运行；获得的甲烷浓度为61.7%，高于国外引进技术近3个百分点。这取决于什么？
陈健：采用西南院的甲烷化催化剂的煤制天然气装置能以110%的负荷运行，说明了我们开发的催化剂活性好。甲烷浓度则与多个因素，如循环量、蒸汽量、出口温度、压力、入口组成等有关。我们的催化剂可以在更低的汽气比条件下运行，因此甲烷浓度更高。
中国石油石化：在您看来，西南院的甲烷化催化剂有哪些亮点？
陈健：一是更优异的活性。若把催化剂的活性位比喻为一个个独立的个体，则催化剂的活性就是所有个体的集体力量。我们的办法是提高有效个体的数量，集体力量就更大，也就是活性更好。特别是在低温情况下达到同样的效果，需要的活性位更多，从而达到了更优异的甲烷化活性。
二是更高的转化率。我们通过多段反应器、配套多种催化剂，总转化率超过98.5%，高于国外水平。
三是更好的综合性能。为了提高甲烷化催化剂的抗积碳和耐高温性能，我们的催化剂和工艺研究人员共同完成了大量的计算与实验工作。在工艺上，力求通过最佳的工艺设置与条件优化，进一步降低能耗；同时，探索催化剂的难点所在，并逐一寻求解决的途径。通过千万次的试验，工艺和催化剂结合，最终解决了煤制天然气甲烷化工序的痛点问题，研发出具有自主知识产权的新型煤制天然气甲烷化工艺及催化剂。
责任编辑：石杏茹
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